アメリカ合衆国カリフォルニア州ロッキーマウンテンバレーでは、2000年以上の北米セコイアのグループが成長し、その中で最高の高さは112.7メートル、茎の厚さは8メートル以上に達し、30階建ての建物よりも高い!そのような高い木、水はどのように“登る”のか?もっと高くなることは可能でしょうか?
根から100メートルの高さの樹冠に水を持ち上げるのは簡単ではありません。まず,水分は根毛細胞に吸収され,木質部の導管に運ばれ,導管を経て先端のシュート,葉に運ばれる。このプロセスは、上から“引く”、途中で“続ける”、そして根から“押す”といった、チューブの中の水の糸を使った王冠の綱引きゲームとして想像することができます。
100メートルの木は十分な牽引力を生み出すか?科学者たちは、異なる高さの上部の枝を集めて水ポテンシャル(引っ張り)を測定し、高い枝ほど引っ張りが大きいことを発見しました。重要なのは、ワイヤーを引き抜かないことです。ワイヤーが引き抜かれると、チューブ内に気泡が形成され、水の輸送が妨げられるからです。キャノピーが高いほど、ワイヤー自体の重力と導管抵抗が大きくなり、ワイヤーにかかる引っ張り力が大きくなり、破損する可能性が高くなります。したがって、最終的に水糸をどれだけ高く引っ張ることができるかは、水分子間の接着力と表面張力によって決まります。科学者たちは、セコイアの導管壁が丈夫で、他の木よりも水に対する抵抗が低いことを発見した。このような綱引き競技では、糸の重力と導管抵抗の合計よりも強い力が必要です。同じ張力の下では、セコイアの導管の抵抗が少ないので、水をより高く持ち上げることができます。
推力については、特に暑い天候や夏の早朝に、植物の苗の茎の下部を切断すると、しばしば切断面から液体が出てくることがあります。これは根圧(推力)です。ご想像の通り、これらの100メートルの木は深い根系と強い根圧を持っています。木の中の水の動きは、単純な機械的な動きではなく、実際には、様々な細胞の生命活動が重要な役割を果たしていることがわかります。
地球の重力の作用の下で、水には一定の重さがあり、木が高く成長するほど、より多くの水が上部に運ばれ、重く、より困難になります。ある程度の困難になると、その先端の成長は水不足によって妨げられ、成長が止まります。背の高い枝ほど葉は小さくなり、112 mの樹上の葉は枝に付いた鱗のように小さくなります。これらの古い木は今でも成長しており、その速度は年間約25 cmです。推定によると、高さがさらに15メートル増加すると、葉の上部は水の損失のために完全に乾燥します。その結果、樹木の成長限界高さは約122~130メートルであり、これは歴史上の樹木の最高記録と一致していると結論付けられた。

